単結晶NbNを用いたサブミリ波帯SIS電磁波受信機の開発

摘要

我々は単結晶NbNを用いたNbのギャップ周波数以上でのサブミリ波帯で動作するSISミキサーの研究,開発を行っている。 エギタキシヤル成長したNbN/MgO/NbN多層膜のDC特性評価を行い,多層化による特性劣化が無いことを示した。 この多層膜で作成したマイクロストリップ共振器とジョセフソン接合とを結合させ,共振時に観測される共振ステップからエビタキシヤルNbN薄膜の高周波特性評価を試みた。 結果として0.1-1.1 THzの周波数領域において。 表面抵抗2.6-88 mΩが得られ,Nbのギャップ周波数を超えるサブミリ波周波数帯において,優れた低損失特性を有することを示した。 また回路設計に必要な単結晶NbN/MgO/NbNトンネル接合の接合容量をフィスケステップから評価し,臨界電流密度J{sub}c=40-3900 A/cm{sup}2において,接合容量C{sub}s=70-120 fF/μm{sup}2を得た。 これらの結果を基に870 GHz帯準光学SISミキサーの試作,現在のところ795 GHzにおいて260 Kの低雑音動作に成功している。